为什么等温过程的焓变为零?

为什么等温过程的焓变为零?
Anonim

对于仅由理想气体组成的等温过程,焓变为零。

对于理想气体,焓是一个函数 只要 温度。根据定义,等温过程在恒定温度下。因此,在仅涉及理想气体的任何等温过程中,焓的变化为零。

以下是证明这是真的。

来自 麦克斯韦关系 对于热力学封闭系统中可逆过程的焓,

#dH = TdS + VdP#, #“”bb((1))#

哪里 #T#, #小号#, ·V#,和 P | 分别是温度,熵,体积和压力。

如果我们修改 #(1)# 通过在恒定温度下无限小地改变压力,我们得到:

#((delH)/(delP))_ T = T((delS)/(delcolor(red)(P)))_(颜色(红色)(T))+ Vcancel(((delP)/(delP)) _T)^(1)# #“”bb((2))#

现在,检查熵项,它由于变化而发生变化 压力 不变的 温度.

吉布斯的自由能量 是一个功能 温度 和 压力 从 它的 在热力学封闭系统中可逆过程的麦克斯韦关系:

#dG = -SdT + VdP# #“”bb((3))#

由于吉布斯的自由能(与任何热力学函数一样)是状态函数,因此其交叉导数是相等的

#((delS)/(delP))_ T = - ((delV)/(delT))_ P#, #“”bb((4))#.

利用 #(4)##(2)#,我们得到:

#color(绿色)(bar(| ul(“”((delH)/(delP))_ T = -T((delV)/(delT))_ P + V“”)|))# #“”bb((5))#

这种关系,是 完全一般 ,描述了由于等温过程中压力变化引起的焓变化。

当我们使用时,理想假设就出现了 理想的气体定律, #bb(PV = nRT)#.

从而, #V =(nRT)/ P#,和 #(5)# 变为:

#color(蓝色)(((delH ^“id”)/(delP))_ T)= - T(del)/(delT)(nRT)/ P _P +(nRT)/ P#

#= - (nRT)/ P取消((d)/(dT)T _P)^(1)+(nRT)/ P#

#=颜色(蓝色)(0)#

因此,我们已经证明了这一点 理想气体 在恒定温度下,它们的焓不会改变。换句话说,我们已经证明,对于理想气体,焓只是温度的函数。